Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einer Tragflügelanordnung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
[0002] Aus dem Stand der Technik sind bereits Wasserfahrzeuge bekannt, welche einen Schiffskörper
umfassen, der in einem Bereich zwischen Bug und Heck eine Tragflügelanordnung aufweist.
Solche Tragflügelanordnung bestehen in der Regel aus zwei beidseitig des Schiffskörpers
angeordneten Tragflügeln, die mittels einer Verstelleinheit der Tragflügelanordnung
an dem Schiffskörper abhängig und/oder unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.
Nachteilig bei diesen Tragflügelanordnungen ist allerdings, dass diese nur einen begrenzten
Funktionsumfang aufweisen und daher jedenfalls nicht in jeder Lage optimale Auftriebswerte
bieten können, falls sie nicht aufwendig durch verstellbare Klappen an den Tragfoils
(nachstehend als Tragflügel bezeichnet) aufgerüstet sind.
[0003] Aus dem Dokument
US 2018 / 0 201 343 A1 ist ein Wasserfahrzeug bekannt, welches einen Schiffskörper mfasst, der in einem
Bereich zwischen Bug und Heck eine Tragflügelanordnung aufweist, die zwei beidseitig
des Schiffskörpers angeordnete Tragflügel umfasst, die mittels einer Verstelleinheit
der Tragflügelanordnung an dem Schiffskörpers abhängig und/oder unabhängig voneinander
höhenverstellbar sind. Die Verstelleinheit ist hierbei aus zwei den Tragflügeln zugeordneten
und bogenförmig ausgebildeten Verstellorganen gebildet, welche an oder innerhalb mehrerer
an dem Wasserfahrzeug, an dem Schiffskörper oder an einem Verstellorgan vorgesehenen
Führungen der Tragflügelanordnung entlang mehrerer durch die Verstellorgane oder die
Führung gebildeten Bogenbahnen verschieblich aufgenommen sind.
[0004] Die
US 4 582 011 A beschreibt ein Mehrrumpf-Segelschiff, beispielsweise einen Katamaran oder Trimaran
mit verstellbaren Tragflächen, deren Tragflächen von einer Stelle unterhalb der Wasserlinie
des Schiffs und in der Ebene der Längsachse des Schiffs nach oben und außen divergieren.
Die Tragflügel sind dabei an ihren inneren unteren Enden schwenkbar angebracht, um
es den Tragflügeln zu ermöglichen, nach vorne und hinten zu schwenken, um den Anstellwinkel
der Tragflügel zu ändern.
Darstellung der Erfindung
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
zu beseitigen und ein Wasserfahrzeug mit einer Tragflügelanordnung zu schaffen, welches
einen hohen Funktionsumfang aufweist, einfach zu bedienen ist und bei jeder Lage einen
geringen Widerstand bietet und bei jeder Geschwindigkeit und Lage den geringstmöglichen
Widerstand zu überwinden hat.
[0006] Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs sind in den abhängigen Unteransprüchen
angegeben.
[0007] Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug (Motor- als auch Segelboot bzw. -schiff) umfasst
mindestens einen Schiffskörper, der in einem Bereich zwischen Bug und Heck mindestens
eine Tragflügelanordnung aufweist, wobei die Tragflügelanordnung mindestens zwei beidseitig
des Schiffskörpers angeordnete Tragflügel umfasst, die mittels mindestens einer Verstelleinheit
der Tragflügelanordnung an dem mindestens einen Schiffskörpers abhängig und/oder unabhängig
voneinander höhenverstellbar sind.
[0008] Erfindungsgemäß ist das Wasserfahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit
aus mindestens einem den mindestens zwei Tragflügeln zugeordneten und bogenförmig
ausgebildeten Verstellorgan gebildet ist, welches an oder innerhalb mindestens einer
an dem Wasserfahrzeug, an dem Schiffskörper oder an mindestens einem Verstellorgan
vorgesehenen Führung der Tragflügelanordnung verschieblich aufgenommen ist.
[0009] Gemäß der erfinderischen Ausführung des Wasserfahrzeuges sind die Tragflügel explizit
lediglich an einem bogenförmig ausgebildeten Verstellorgan angeordnet, welche - wie
nachstehend noch zu erörtern sein wird - vorzugsweise eine einzige Bogenbahn beansprucht,
auf der die jeweils zwei gegenüberliegenden Verstellorgane verschieblich aufgenommen
sind.
[0010] Die Vorteile dieser Ausführungsform der Erfindung, wie sie sich gegenüber dem Stand
der Technik ergeben, sind vielseitig: bei Verschiebung der Tragflügel werden die auftretenden
Kräfte immer auf eine ganze Bogenbahn verteilt eingeleitet; die sich durch die Anordnung
ergebende Symmetrie der Bauteile ist eine stark vereinfachte Herstellung gegeben;
da im Gegensatz zum Stand der Technik nur ein einziger Angriffspunkt zur Verstellung
der beiden gegenüberliegenden Tragflügel notwendig ist, ist die Tragflügelanordnung
sehr leicht zu bedienen; bei dieser speziellen Form der Verschiebung wandert bei Kurvenfahrt
der Schwerpunkt in Richtung Kurveninnenbahn und das Boot legt sich in die Kurve.
[0011] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist - wie bereits
angedeutet - das Verstellorgan entlang einer durch das Verstellorgan und/oder die
Führung gebildeten Bogenbahn verschieblich aufgenommen, wobei die Bogenbahn in Bezug
auf den Schiffskörper nach unten geöffnet ist.
[0012] Diese Art des Foilens eignet sich sowohl für Motor- als auch für Segelboote. Sie
ist erstens leicht zu bedienen, leicht zu bauen und reduziert automatisch bei höheren
Geschwindigkeiten die benötigte Auftriebsfläche, was zu geringerem Widerstand führt
und dadurch höhere Geschwindigkeiten möglich macht.
[0013] So kann bspw. durch Zug nach rechts oder links bei geschlossener Führung im Wechsel
quer zur Mittschiffslinie der Tiefgang der Tragflügel sehr effizient verändert werden
(z. B. 20 cm Verschiebung ergeben 40 cm Differenz). a) bei Segelbooten: Lee tiefer
als Luv; b) bei Motorbooten in Kurvenfahrt: kurvenäußerer Tragflügel tiefer als kurveninnerer.
Die Verstellung sollte vorzugsweise mit dem Ruderausschlag gekoppelt sein. Beim Anlegen
und langsamer Fahrt kann die Foilstellung frei gewählt werden. Speziell beim Anlegen
kann so direkt mit dem Rumpf an dem Ponton oder Kai festgemacht werden und muss auch
nicht über das Heck eingestiegen werden (Enata Foiler).
[0014] Die Führung der Tragflügelanordnung liegt vorzugsweise quer zur Mittschiffslinie,
ist von oben zu öffnen und im Schiffsrumpf nach hinten geneigt befestigt oder verstellbar;
Einstellung je nach Windverhältnissen. Durch diese Neigung haben auch die Verstellorgane
eine Anstellung nach vorn im Wasser (außerhalb des Schiffsrumpfs) und somit Auftrieb
bei noch Verdrängerfahrt. Die Führung sollte Mittel zur Festlegung eines Festpunkts
der Verstellorgane aufweise und gleichzeitig die Begrenzung der Verstellbarkeit x
quer zur Mittschiffslinie.
[0015] Bei dieser Art der Tragflügelanordnung sind folgende Stellen ausschlaggebend, um
einen Auftrieb herzuleiten: 1. die angestellte Tragflügelanordnung 2a) Backbordtragflügel,
2b) Steuerbordtragflügel, 3. Ruderanlage mit Tragflügel. Durch die bogenförmige, im
Unterwasserbereich nach vorne geneigte Tragflügelanordnung reduziert sich die Auftriebsfläche,
je mehr das Boot aus dem Wasser kommt. Dann tragen nur noch die montierten Endflügels
und die Ruderanlage. Wird nunmehr bei Segelbooten die Tragflügelanordnung z. B. um
20 cm nach Lee durch Flaschenzug verstellt o. ä. gezogen oder gedrückt, ragt diese
Seite 40 cm tiefer als die Luvseite ins Wasser.
[0016] Bei weiterhin aufrechtem Segeln und weiterem Beschleunigen hebt sich das Boot noch
weiter aus dem Wasser, bis der Luvflügel auch in der Luft ist und der Leeflügel das
gesamte Gewicht vom Schiff trägt. Der Wasserwiderstand reduziert sich noch einmal
und das Boot wird noch schneller. Der Gegendruck vom Wind ins Segel hält das Boot
im Gleichgewicht.
[0017] Lässt der Wind nach und das Boot fällt wieder ins Wasser zurück und wird wieder zum
Verdränger, läuft der Vorgang rückwärts ab. Erst kommt der zweite Tragflügel dazu,
dann die Tragwirkung der angestellten Tragflügelanordnung im oberen Bereich und dann
der Rumpf.
[0018] Diese Art des Foilens ermöglicht nicht nur, bei hohen Geschwindigkeiten im Foilen
zu wenden, sondern macht auch bei böigem Wind Spaß und es gibt keine Abstürze durch
Strömungsabriss wie im Extremfall bei der Motte.
[0019] Bei Motorbooten muss die Flügelverstellung mit dem Steuerausschlag gekoppelt werden,
um durch Schräglage des Schiffes die bei Kurvenfahrt auftretenden Zentrifugalkräfte
weitestgehend aufzufangen und wieder in den Rumpf einzuleiten. Wegen dieser sich anpassenden
Schrägstellung entstehen keine Biegekräfte auf die Tragflügel und somit kein Stolpern
über dieselben (hoher Schwerpunkt wird neutralisiert). Jetzt werden noch höhere Kurvengeschwindigkeiten
möglich (wie beim dreirädrigen (vorn 2) Motorrad). Die Kopplung sollte nur bei langsamen
Manövern bzw. beim Anlegen aufgehoben werden.
[0020] Vorteile bei Segelbooten: 1) Durch die bogenförmige Form der Tragflügelanordnung
wird das gesamte Gewicht des Bootes auf die quereingebaute Führung optimal verteilt.
Es kann leichter gebaut werden. 2) Bei hochgezogener Tragflügelanordnung ist das Boot
a) slipbar, b) trailerbar, c) passt in jede normale Box, d) kann aus seichtem Uferbereich
gestartet werden, e) es kann auch bei Schwachwind gut gesegelt werden, weil sich durch
mehr oder weniger Hochziehen des Bogensegments die bremsende benetzte Fläche im Wasser
reduziert. 3) durch die quereingebaute Führung wird das Boot stabiler oder kann leichter
gebaut werden. 4) Durch die einfache Form der Tragflügelanordnung; a) leichter herzustellen;
b) unkomplizierte Bedienung; c) ist auch bei Einhandsegeln zu beherrschen; d) an den
Enden sind unterschiedliche Tragflügels montierbar; e) kein störender längs im Rumpf
eingebauter Schwertkasten (viel Platz im Cockpit).
[0021] Seglerische Vorteile: Durch 2 Stufen vom Verdrängen zum optimalen Foilen auf nur
2 Punkten; a) Leeflügel; b) Ruderblattflügel wie bei Admiralscupper 2022 (die Krake);
Stufe 1a) durch angestelltes HF gibt es Auftrieb in den aus dem Rumpf ragenden Bereichen
der Verstellorgane, zu den Enden hin abnehmend; plus 1 b) durch die 2 mitangestellten
Tragflügel hebt sich das Boot aus dem Wasser; Stufe 2) Bei luvseitiger HF-Anhebung;
Stufe 2a) wie 1a); Stufe 2b) wie 1 b); Luv- und Lee-Tragflügel sind noch im Wasser
und tragen.
[0022] c) bei noch mehr Wind und Tempo reicht der Auftrieb des Leetragflügels aus, um das
gesamte Boot zu tragen. Das Boot hebt sich weiter, bis das Luvtragflügel sich auch
aus dem Wasser hebt, wodurch der Wasserwiderstand sich noch einmal stark verringert.
Die mögliche Endgeschwindigkeit wird erreicht. Es sind nur noch Leetragflügel und
Rudertragflügel im Wasser.
[0023] Bei nachlassendem Wind laufen die Vorgänge rückwärts ab, durch die schnell dazukommenden
Flügelflächen fällt das Boot nur langsam ins Wasser in die Verdrängerfahrt. Diese
Bauart verhindert Abstürze aus vollem Tempo (Strömungsabriss).
[0024] Foil- bzw. Flügelwenden sind möglich. Das Boot verzeiht seglerische Fehler. Es ist
stabil bei Wenden und Halsen, Luv-Kenterungen werden weitgehend vermieden.
[0025] Bricht ein Teilflügel (Untiefe, Flügelberührung im Regattafeld), kommt man ohne fremde
Hilfe an Land. Es macht auch bei böigem Wind Spaß zu segeln.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0026] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen
Wasserfahrzeugs ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen.
[0027] In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem
Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit beidseitig gleich abgesenkten Tragflügeln;
Fig. 2 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem
Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit urch Verschiebung einseitig tieferreichendem
Tragflügel;
Fig. 3 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem
Wasserfahrzeug in der Frontansicht mit beidseitig hochgezogenen Tragflügeln, dessen
Verstellorgane zueinander in eine in Bezug den Schiffskörper obere Lage mit einem
kleineren zueinander ausgerichteten Winkel als in ihrer Ausgangslage beweglich sind;
Fig. 4 eine schematische Sicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem
Wasserfahrzeug in der Frontansicht, die unabhängig voneinander einzeln in Bezug auf
den Schiffskörpers nach oben beweglich sind;
Fig. 5 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Tragflügelanordnung an einem Wasserfahrzeug
mit Verstellorganen und/oder einer Führung, die in der Seitenansicht des Schiffskörpers
unterhalb des Schiffskörpers in Richtung Schiffsbug geneigt oder neigbar sind/ist.
Ausführung der Erfindung
[0028] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Verstellorgan 1100 vorzugsweise aus mindestens
zwei Verstellorganteilen 1100', 1100" gebildet, die entlang einer gemeinsamen durch
die Verstellorganteile 1100', 1100" und/oder die Führung 112 gebildeten und wie oben
beschrieben und aus den Fign. 1 bis 3 nach unten geöffneten Bogenbahn S sowohl gemeinsam
als auch einzeln verschieblich aufgenommen sind.
[0029] Ganz besonders vorteilhaft sind die Verstellorganteile 1100', 1100" entlang der Bogenbahn
S vorzugsweise zueinander verschieblich aufgenommen.
[0030] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verstellorganteile
1100', 1 100" entlang der Bogenbahn S gemeinsam verschieblich aufgenommen, so dass
ein Verschieben eines ersten Verstellorganteils 1100' zu einer Seite des Schiffskörpers
10 bewirkt, dass dieses erste Verstellorganteil 1100' in Bezug auf die horizontale
Schiffsebene E unterhalb eines am Schiffskörper 10 seitlich gegenüberliegenden zweiten
Verstellorganteils 1100" ausgerichtet ist.
[0031] Die vorzugsweise mindestens zwei bogenförmig ausgebildeten Verstellorganteile 1100',
1100" können darüber hinaus zueinander in eine in Bezug den Schiffskörper 10 obere
Lage L mit einem kleineren zueinander ausgerichteten Winkel W als in ihrer Ausgangslage
A beweglich sein.
[0032] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Verstellorganteile
1100', 1100" mittels mindestens einem Gelenk 1101, Scharnier oder dergleichen geeigneten
Verbindungsmittel in ihren Endbereichen 11000 gelenkig miteinander verbunden sind.
[0033] Die Gelenkverbindung kann zwischen den Verstellorganteilen1100', 1100" vorzugsweise
trennbar oder lösbar sein.
[0034] Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an den
Verstellorganteilen 1100', 1100" oder an dem mindestens einen Gelenk 1101, Scharnier
oder dergleichen geeigneten Verbindungsmittel mindestens ein Befestigungsmittel vorgesehen
ist und die Tragflügelanordnung 11 mindestens ein mit dem Befestigungsmittel verbindbares
Mittel umfasst, mittels dem die Verstellorganteile 1100', 1100" gemeinsam oder gemäß
Fig. 4 unabhängig voneinander einzeln in Bezug auf den Schiffskörpers 10 nach oben
beweglich sind.
[0035] Das mindestens eine Mittel kann an einem über den Schiffskörper 10 nach oben ragend
angeordneten Trägerteil oder an einem Mast oder an einem mit dem Trägerteil oder mit
dem Mast verbundenen Bauteil angeordnet sein, wobei selbstverständlich auch andere
Ausführungen in Betracht kommen. So kann das Mittel auch weiter unten am Schiffskörper
platziert sein.
[0036] Die Führung 112 des Verstellorgans 12 und/oder der Verstellorganteile 1100', 1100"
ist gemäß den Zeichnungsfiguren vorzugsweise quer zur Mittschiffslinie des Schiffskörpers
10 ausgerichtet.
[0037] Weiterhin ist es denkbar, dass die Verstellorganteile 1100', 1100" und/oder die Führung
112 in der Seitenansicht des Schiffskörpers 10 unterhalb des Schiffskörpers 10 in
Richtung Schiffsbug geneigt oder neigbar sind/ist.
Liste der Bezugsziffern
[0038]
- 1
- Wasserfahrzeug
- 10
- Schiffskörper
- 11
- Tragflügelanordnung
- 110', 110''
- Tragflügel
- 111
- Verstelleinheit
- 112
- Führung
- 1100
- Verstellorgan
- 1100'
- erstes Verstellorganteil
- 1100"
- zweites Verstellorganteil
- 1101
- Gelenk
- 11000
- Endbereiche an den Verstellorganteilen
- A
- Ausgangslage
- E
- Schiffsebene
- L
- obere Lage
- S
- Bogenbahn
- W
- Winkel
1. Wasserfahrzeug (1), welches mindestens einen Schiffskörper (10) umfasst, der in einem
Bereich zwischen Bug und Heck mindestens eine Tragflügelanordnung (11) aufweist, wobei
die Tragflügelanordnung (11) mindestens zwei beidseitig des Schiffskörpers (10) angeordnete
Tragflügel (110', 110") umfasst, die mittels mindestens einer Verstelleinheit (111)
der Tragflügelanordnung (11) an dem mindestens einen Schiffskörpers (10) abhängig
und/oder unabhängig voneinander höhenverstellbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstelleinheit (111) aus mindestens einem den mindestens zwei Tragflügeln (110',
110") zugeordneten und bogenförmig ausgebildeten Verstellorgan (1100) gebildet ist,
welches an oder innerhalb mindestens einer an dem Wasserfahrzeug (1), an dem Schiffskörper
(10) oder an mindestens einem Verstellorgan (1100) vorgesehenen Führung (112) der
Tragflügelanordnung (11) verschieblich aufgenommen ist.
2. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verstellorgan (1100) entlang einer durch das Verstellorgan (1100) und/oder die
Führung (112) gebildeten Bogenbahn (S) verschieblich aufgenommen ist.
3. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verstellorgan (1100) aus mindestens zwei Verstellorganteilen (1100', 1100") gebildet
ist, die entlang einer gemeinsamen durch die Verstellorganteile (1100', 1100") und/oder
die Führung (112) gebildeten Bogenbahn (S) sowohl gemeinsam als auch einzeln verschieblich
aufgenommen sind.
4. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellorganteile (1100', 1100") entlang der Bogenbahn (S) zueinander verschieblich
aufgenommen sind.
5. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellorganteile (1100', 1100") entlang der Bogenbahn (S) gemeinsam verschieblich
aufgenommen sind, so dass ein Verschieben eines ersten Verstellorganteils (1100')
zu einer Seite des Schiffskörpers (10) bewirkt, dass dieses erste Verstellorganteil
(1100') in Bezug auf die horizontale Schiffsebene (E) unterhalb eines am Schiffskörper
(10) seitlich gegenüberliegenden zweiten Verstellorganteils (1100") ausgerichtet ist.
6. Wasserfahrzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens zwei bogenförmig ausgebildeten Verstellorganteile (1100', 1100") zueinander
in eine in Bezug den Schiffskörper (10) obere Lage (L) mit einem kleineren zueinander
ausgerichteten Winkel (W) als in ihrer Ausgangslage (A) beweglich sind.
7. Wasserfahrzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellorganteile (1100', 1100") mittels mindestens einem Gelenk (1101), Scharnier
oder dergleichen geeigneten Verbindungsmittel in ihren Endbereichen (11000) gelenkig
miteinander verbunden sind.
8. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Gelenkverbindung zwischen den Verstellorganteilen (1100', 1100") trennbar
oder lösbar ist.
9. Wasserfahrzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
an den Verstellorganteilen (1100', 1100") oder an dem mindestens einen Gelenk (1101),
Scharnier oder dergleichen geeigneten Verbindungsmittel mindestens ein Befestigungsmittel
vorgesehen ist und die Tragflügelanordnung (11) mindestens ein mit dem Befestigungsmittel
verbindbares Mittel umfasst, mittels dem die Verstellorganteile (1100', 1100") gemeinsam
oder unabhängig voneinander einzeln in Bezug auf den Schiffskörpers (10) nach oben
beweglich sind.
10. Wasserfahrzeug (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Mittel an einem über den Schiffskörper (10) nach oben ragend angeordneten
Trägerteil oder an einem Mast oder an einem mit dem Trägerteil oder mit dem Mast verbundenen
Bauteil angeordnet ist.
11. Wasserfahrzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führung (112) des Verstellorgans (1100) und/oder der Verstellorganteile (1100',
1100") quer zur Mittschiffslinie des Schiffskörpers (10) ausgerichtet ist.
12. Wasserfahrzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellorganteile (1100', 1100") und/oder die Führung (112) in der Seitenansicht
des Schiffskörpers (10) unterhalb des Schiffskörpers (10) in Richtung Schiffsbug geneigt
oder neigbar sind/ist.